(57)【要約】【課題】蓄冷機能を向上させた蓄冷式車両用空気調和装置を提供する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮器７と、圧縮器７により高圧に調整された冷媒の凝縮熱を用いて冷媒温度を調整する凝縮器２１と、を備える。また、凝縮器２１の下流側に設けられ、冷媒の冷熱を蓄冷し、アイドルストップ時に車室を冷房する際に蓄冷された冷熱を放冷する蓄冷器２３ａを備える。また、蓄冷器２３ａのさらに下流側に設けられ、走行中に車室を冷房する際に、冷媒の蒸発熱を用いて空気を冷却する蒸発器２５を備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮器と、
前記圧縮器により高圧に調整された冷媒の凝縮熱を用いて冷媒温度を調整する凝縮器と、
前記凝縮器の下流側に設けられ、冷媒の冷熱を蓄冷し、アイドルストップ時に車室を冷房する際に蓄冷された冷熱を放冷する蓄冷器と、
前記蓄冷器のさらに下流側に設けられ、走行中に車室を冷房する際に冷媒の蒸発熱を用いて空気を冷却する蒸発器と、を備えることを特徴とする蓄冷式車両用空気調和装置。
【請求項２】
前記凝縮器と前記蓄冷器との間に、冷媒を減圧する膨張弁を備える請求項１に記載の蓄冷式車両用空気調和装置。
【請求項３】
前記蒸発器を迂回するバイパスと、
冷媒を前記蒸発器に導入するか、前記バイパスに流通させるかを選択する選択手段と、を備える請求項１または２に記載の蓄冷式車両用空気調和装置。
【請求項４】
前記蓄冷器の温度を検出する蓄冷器温度センサを備え、
前記蓄冷器の温度が所定温度より高いと判断されたら、前記選択手段を前記バイパス側に設定する請求項３に記載の蓄冷式車両用空気調和装置。
【請求項５】
車室の設定温度を入力する操作部と、
車室の温度を検出する車室温度センサと、
車体が受ける日射の強さを検出する日射センサと、
車室を冷房する際に、前記設定温度と、前記車室温度センサと前記日射センサの出力と、から必要冷却量を演算する演算手段と、
車室内を前記設定温度まで冷却した後、前記蓄冷器の温度が所定温度以下か否かを判断する判断手段と、を備える請求項４に記載の蓄冷式車両用空気調和装置。
【請求項６】
前記蓄冷器は、保冷器としての機能を有する請求項３に記載の蓄冷式車両用空気調和装置。
【請求項７】
前記蓄冷器を保冷器として使用し、車室の冷房を行う場合には、前記選択手段を前記蒸発器側に設定し、
前記蓄冷器を保冷器として使用し、車室の冷房を行わない場合には、前記選択手段を前記バイパス側に設定する請求項６に記載の蓄冷式車両空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蓄冷機能を有する車両の空気調和装置に関する。特に、アイドルストップ時に、蓄冷器に蓄えられた冷熱を用いて車室の温度上昇を抑制する空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蓄冷式の車両用空気調和装置として、以下のようなものが知られている。
【０００３】
蒸発器と蓄冷器を冷媒流路的に直列に接続して、走行時に車室内を連続的に冷房する。これにより、車室内温度の上下動を抑えつつ、空調装置を連続運転することにより発生しうる冷房能力のうちの車室内負荷を差し引いた余冷熱分を蓄冷しておく。アイドルストップ時には、この冷熱を車室内に放熱させて補助冷房に用いることにより、車室内温度上昇を抑えている（例えば、特許文献１、参照。）。
【特許文献１】特開平２００３−１７５７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、蒸発器の下流側に蓄冷器が設置されている。このため、蓄冷器に十分な冷熱が蓄えられず、アイドルストップ時に蓄冷器から十分な放冷が行われないといった問題が生じる可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題を鑑みて、蓄冷機能を向上させた蓄冷式車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、冷媒を圧縮する圧縮器と、前記圧縮器により高圧に調整された冷媒の凝縮熱を用いて冷媒温度を調整する凝縮器と、を備える。また、前記凝縮器の下流側に設けられ、冷媒の冷熱を蓄冷し、アイドルストップ時に車室を冷房する際に蓄冷された冷熱を放冷する蓄冷器と、前記蓄冷器のさらに下流側に設けられ、走行中に車室を冷房する際に冷媒の蒸発熱を用いて空気を冷却する蒸発器と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
凝縮器の下流側に蓄冷器を備え、さらにその下流側に蒸発器を備える。これにより、凝縮器において低温状態に調整された冷媒が蓄冷器に導入されるので、蓄熱器に冷熱を蓄えられ易くすることができ、空気調和装置の蓄冷機能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の実施形態について説明する。図１に、空調装置２０を搭載する車両の概略構成を示す。
【０００９】
本システムを、エンジン１、および、始動・発電用のモータジェネレータ２からなるアイドルストップ機能を有する構成とする。モータジェネレータ２は、エンジン始動時にエンジン１の始動を駆動し、エンジン駆動時には駆動により発電する機能を有する。エンジン１の駆動力は、変速器３、ファイナルギア５を介して車両軸６に伝えられ、これにより車両が走行する。ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）４を備え、エンジン１、発電機２、変速器３の制御を行うことにより車両の走行を制御する。
【００１０】
また、空調装置２０の一部であり、ベルト、電磁クラッチを介して伝達されるエンジン１の動力により駆動される圧縮器７を備える。圧縮器７は、空調装置２０の制御装置であるコントローラ８により駆動指令が発令された際にのみ駆動される。コントローラ８では、車室温度を検出する車室温度センサ９と後述する蓄冷器２３ａの温度を検出する蓄冷器温度センサ１０、日射センサ１１の出力を用いて空調装置２０の制御を行う。
【００１１】
次に、空調装置２０の概略を、図２を用いて説明する。
【００１２】
冷媒を圧送する圧縮器７と、圧縮器７により圧縮された冷媒を外気等との熱交換により冷却し凝縮させる凝縮器２１を備える。凝縮器２１は凝縮部と、凝縮部を通過した後の冷媒の気液を分離して液冷媒を溜めるとともに液冷媒を導出する受液部と、受液部からの液冷媒を過冷却する過冷却部とを一体に構成した周知のものとする。
【００１３】
また、後述する蒸発器２５の下流側の温度状態に応じて開閉状態が調整される膨張弁２２、内部に蓄冷材を有し、蓄冷材の潜熱を利用して蓄冷及び放冷を行う蓄冷器２３ａを備える。蓄冷器２３ａの蓄冷材の凝固点（融点）は、空調装置２０の冷房能力が負荷に対して高い時に凝固し、低い時に融解するように設定する。蓄冷器２３ａは、少なくともアイドルストップ中に図示しないブロア等により風があたるように構成する。これにより、圧縮器７が駆動されないアイドルストップ時に、蓄冷器２３ａにあたることにより温度が低くなった冷風を用いて車室の温度を一定に保つ。さらに、膨張弁２２により減圧された冷媒を車室内への吹出し空気と熱交換させて蒸発させ、吹出し空気を冷却する蒸発器２５を備える。
【００１４】
また、圧縮器７、凝縮器２１、膨張弁２２、蓄冷器２３ａ、蒸発器２５を直列に接続する流路配管２６を備える。さらに、蒸発器２５を、迂回するバイパス２７を備える。バイパス流路２７の上流端には三方弁２４を備え、三方弁２４を切り替えることにより、冷媒の蒸発器２５への流通を切り替える。
【００１５】
このような空調装置２０において、圧縮器７から吐出された高温、高圧の過熱気相冷媒は高圧側熱交換器をなす凝縮器２１に流入する。凝縮器２１内では、図示しない冷却ファンより送風される外気との熱交換により冷却・凝縮される。また、凝縮器２１の受液部で気液分離され、過冷却部において過冷却される。凝縮器２１から排出された液冷媒は、減圧手段をなす膨張弁２２により低圧に減圧され、低圧の気液二相状態となる。膨張弁２２は冷房用熱交換器をなす蒸発器２５の出口冷媒の温度を調節するように開度を調節する。
【００１６】
低温状態の冷媒は蓄冷器２３ａに導入され、蓄冷材の温度が冷媒温度より高い場合には熱交換により蓄冷材に冷熱が蓄えられる。さらに、冷媒は三方弁２４を介して蒸発器２５に導入され、冷媒を車室内への吹出し空気と熱交換させて蒸発させ、吹出し空気を冷却する。
【００１７】
次に、蓄冷器２３ａの概略構成を図３に示す。
【００１８】
蓄冷器２３ａを平板形状に構成する。平板形状の長軸方向に、蓄冷器２３ａ内部を貫通する冷媒流路３１を設ける。冷媒流路３１の周囲には、蓄冷材を充填した蓄冷材充填部３２を設ける。冷媒流路３１と蓄冷材充填部３２との接触面が熱交換部位となる。なお、ここでは蓄冷器２３ａ全体に蓄冷材を充填するが、この限りではない。
【００１９】
また、蓄冷材充填部３２を貫通する複数の通風孔３３を設ける。ここでは、平板形状の蓄冷器２３ａの厚さ方向に貫通する孔により通風孔３３を構成する。さらに、この通風孔３３に向かって風を吹きつける図示しないブロアを設ける。アイドルストップ中に、車室温度を低下させるまたは維持する場合には、この通風孔３３にブロア風等を吹きつけて、通風孔３３を抜けることにより冷却された空気が車室内に噴き出される。蓄冷器２３ａを、蒸発器２５と隣接して配置してもよい。
【００２０】
次に、このような空調装置２０の制御の概略を、図４を用いて説明する。
【００２１】
コントローラ８に車室温度センサ９、蓄冷器温度センサ１０、日射センサ１１の出力を読み込む。また、操作部３４から、空調装置２０における空調動作を行うか否かを入力する空調スイッチのＯＮ／ＯＦＦ指令と、車室の設定温度Ｔｓを読み込む。コントローラ８から、圧縮器７、三方弁２４に制御指令を出力する。
【００２２】
コントローラ８における空調装置２０の制御方法を、図５のフローチャートを用いて説明する。本フローは、車両運転時に所定時間間隔で繰り返し行う。
【００２３】
ステップＳ１において、操作部３４からの空調装置２０における空調スイッチのＯＮ／ＯＦＦ指令を読み取り、ＯＮであるか否かを判断する。ＯＮではない場合には、ステップＳ９において、圧縮器７を停止し、三方弁２４を蒸発器２５側に設定して本フローを終了する。ＯＮの場合にはステップＳ２に進み、操作部３４から入力された設定温度Ｔｓを読み込む。また、車室温度センサ９、日射センサ１１の出力を読み込み、これらより必要冷却量を演算する。ステップＳ３において、車室内温度を設定温度Ｔｓまで低下させるための冷房を行う。このときには、三方弁２４を蒸発器２５側に設定し、圧縮器７に駆動指令を出力する。これにより、エンジン１の回転に連動して圧縮器７が駆動され、冷媒を圧縮・循環させる。蒸発器２５とブロア風等との熱交換を行うことにより、車室温度を低下させる。ステップＳ２において演算した必要冷却量の冷房を行ったらステップＳ４に進む。なお、設定温度Ｔｓまで低下したか否かを、車室温度センサ９により判断してもよい。
【００２４】
ステップＳ４において、蓄冷器２３ａが、アイドルストップ時に必要と設定される温度Ｔｉ以下であるか否かを判定する。蓄冷器２３ａが温度Ｔｉより高い場合には、ステップＳ５に進み、三方弁２４をバイパス２７側に設定する。つまり、蓄冷器２３ａから排出された冷媒を蒸発器２５を通さず、圧縮器７へ導入する。これにより、冷媒は蓄冷器２３ａのみを冷却することになるので、より効率的に蓄冷することができる。
【００２５】
ステップＳ６において、再び蓄冷器２３ａが、アイドルストップ時に必要と設定された温度Ｔｉ以下であるか否かを判定する。蓄冷器２３ａが温度Ｔｉに達するまでこの状態を維持する。蓄冷器２３ａが温度Ｔｉに達したら、ステップＳ７において、三方弁２４を蒸発器２５側に設定して、ステップＳ８に進む。
【００２６】
ステップＳ８において、車室を設定温度Ｔｓに維持する運転を行う。設定温度Ｔｓに維持する運転では、例えば日射センサの出力等により求められた必要冷却量を維持するように圧縮器７を制御し、本フローを終了する。
【００２７】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００２８】
冷媒を圧縮する圧縮器７と、圧縮器７により高圧に調整された冷媒の凝縮熱を用いて冷媒温度を調整する凝縮器２１と、を備える。また、凝縮器２１の下流側に設けられ、冷媒の冷熱を蓄冷し、アイドルストップ時に車室を冷房する際に蓄冷された冷熱を放冷する蓄冷器２３ａを備える。また、蓄冷器２３ａのさらに下流側に設けられ、走行中に車室を冷房する際に、冷媒の蒸発熱を用いて空気を冷却する蒸発器２５を備える。このように、凝縮器２１の下流側に蓄冷器２３ａを備え、さらにその下流側に蒸発器２５を備えることにより、凝縮器２１において低温状態に調整された冷媒が蓄冷器２３ａに導入されるので、蓄熱器２３ａに冷熱を蓄え易くすることができ、空調装置２０の蓄冷機能を向上することができる。
【００２９】
また、凝縮器２１と蓄冷器２３ａとの間に、冷媒を減圧する膨張弁２２を備える。これにより、さらに低温状態の冷媒を蓄冷器２３ａに導入することができ、蓄冷をより効率的に行うことができる。
【００３０】
また、蒸発器２５を迂回するバイパス２７と、冷媒を蒸発器２５に導入するか、バイパス２７に流通させるかを選択する三方弁２４と、を備える。これにより、蒸発器２５に冷媒を流通させず、蓄冷器２３ａのみに冷媒を流通させることができるので、蓄冷器２３ａの蓄冷を速やかに行うことができる。
【００３１】
蓄冷器２３ａの温度を検出する蓄冷器温度センサ１０を備え、蓄冷器２３ａの温度が所定温度Ｔｉより高いと判断されたら、三方弁２４をバイパス２７側に設定する。これにより、蓄冷器２３ａにアイドルストップ時に冷房を行うのに必要な冷熱がないと判断されたら、冷媒により蓄冷器２３ａのみを冷却するように制御することができ、速やかに必要な冷熱を確保することができる。
【００３２】
車室の設定温度Ｔｓを入力する操作部３４と、車室の温度を検出する車室温度センサ９と、車体が受ける日射の強さを検出する日射センサ１１と、を備える。また、車室を冷房する際に、設定温度Ｔｓと、車室温度センサ９と日射センサ１１の出力と、から必要冷却量を演算する演算手段（Ｓ２）を備える。さらに、車室内を設定温度Ｔｓまで冷却した後、蓄冷器２３ａの温度が所定温度Ｔｉ以下か否かを判断する判断手段（Ｓ４）と、を備える。このように、外部から入力された冷房動作を優先させて行い、その後、蓄冷を集中して行うので、速やかに必要な冷熱を確保することができる。
【００３３】
次に、第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３４】
蓄冷器２３ｂを、保冷器としての機能を有するように構成する。図６に蓄冷器２３ｂの斜視図を、図７に断面図を示す。
【００３５】
保温機能を有する保温部４１と蓄冷機能を有する蓄冷部４２を隣接して構成する。保温部４１を、蓄冷部４２に隣接する面以外の面に断熱材４５を有するように構成する。蓄冷部４２には、冷媒流路４３と、冷媒流路４３の周囲に設けられた蓄冷材充填部４４と、さらにその周囲に設けられたブロア風の流通路であるダクト部４４を備える。冷媒流路４３を流通する冷媒の冷熱が蓄冷材の潜熱として維持される。アイドルストップ時にダクト部４４にブロア風等を流通させることで放冷し、車室温度の調整を可能とする。また、冷房のスイッチがＯＦＦとなっている場合にも、冷媒流路４３に冷媒を流通させることで、蓄冷部４２に隣接する保温部４１の温度を低温に保つことができる。これにより、蓄冷器２３ｂを保冷器として使用できる。保温部４２の周囲を断熱材４５で囲むように構成したので、常に冷媒を循環させる必要はなく、保温部４１の温度が上昇した時のみ冷媒を流通させるように制御する。
【００３６】
次に、このような空調装置２０の制御の概略を、図８を用いて説明する。
【００３７】
コントローラ８に車室温度センサ９、蓄冷器温度センサ１０、日射センサ１１の出力を読み込む。また、操作部３４から、空調のＯＮ／ＯＦＦ指令、設定温度Ｔｓを読み込む。さらに操作部３４から、保冷器（蓄冷器２３ｂの保温部４１）のＯＮ／ＯＦＦ指令と、保冷器（蓄冷器２３ｂの保温部４１）の設定温度Ｔｌを読み込む。コントローラ８から、圧縮器７、三方弁２４に制御指令を出力する。
【００３８】
次に、コントローラ８における空調装置２０の制御方法を、図９のフローチャートを用いて説明する。本フローは、車両運転時に所定時間毎に繰り返し行う。
【００３９】
ステップＳ２１において、操作部３４から、保冷器（蓄冷器２３ｂの保温部４１）のスイッチがＯＮであるか否かを判断し、ＯＮではない場合にはステップＳ１に進み、第１の実施形態と同様に制御する（ステップＳ２９）。ＯＮの場合には、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において、空調のスイッチがＯＮであるか否かを判断する。ＯＮである場合にはステップＳ２に進み、第１の実施形態と同様に制御する（ステップＳ３０）。
【００４０】
空調スイッチがＯＦＦである場合には、ステップＳ２３において、三方弁２４をバイパス２７側に設定し、冷媒が蓄冷器２３から蒸発器２５を通らずに圧縮器７に導入されるように制御する。つまり、車室の冷房は行わずに、蓄冷器２４の保冷機能のみを使用する。ステップＳ２４において、操作部３４から保冷器（蓄冷器２３ｂの保温部４１）の設定温度Ｔｌを読み取る。また、蓄冷器温度センサ１０の出力を読み込み、これらより必要冷却量を算出する。
【００４１】
ステップＳ２５において、必要冷却量が０より大きいか否かを判断する。０以下の場合にはステップＳ２８に戻る。０より大きい場合にはステップＳ２６において、圧縮器７をＯＮとする。ステップＳ２７において、蓄冷器２３ｂの温度が設定温度Ｔｌであるか否かを判断して、設定温度Ｔｌとなるまで、ステップＳ２４〜Ｓ２７を繰り返す。なお、地区例木２３ｂの温度が設定温度Ｔｌ以下であるか否かを判断してもよい。保冷器（蓄冷器２３ｂの保温部４１）が設定温度Ｔｌとなったら、ステップＳ２８に進み、保冷器（蓄冷器２３ｂの保温部４１）の設定温度Ｔｌを維持するように制御する。ここでは、保温部４１の周囲を断熱材４５により構成しているため、圧縮器７の運転を停止して、本フローを終了する。なお、保温部４１の温度が変化し易い場合等には、例えば、保冷器（蓄冷器２３の保温部４１）周囲の温度に応じて必要冷却量を演算し、圧縮器７の負荷を設定してもよい。
【００４２】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第１の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００４３】
蓄冷器２３ａは、保冷器としての機能を有する。ここでは、蓄熱器２３ｂのみに選択的に冷媒を流通させることができる構造としたので、保冷器として独立して使用することができる。つまり、空調装置２０を、空調機能と保冷器としての機能をそれぞれ独立して有する装置とすることができる。
【００４４】
蓄冷器２３ｂを保冷器として使用し、車室の冷房を行う場合には、三方弁２４を蒸発器２５側に設定する。蓄冷器２３ｂを保冷器として使用し、車室の冷房を行わない場合には、三方弁２４をバイパス２７側に設定する。これにより、冷房を使用していない場合にも、蓄冷器２３ｂを独立して保温器として使用することができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記発明を実施するための最良の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で、様々な変更を為し得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、蓄冷式の車両用空気調和装置に適用することができる。特に、アイドルストップ時に、蓄冷器に貯蓄された冷熱を放冷することにより、車室の冷房を行う空気調和装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施形態の空調装置を搭載する車両の概略図である。
【図２】第１の実施形態に用いる空調装置のブロック図である。
【図３】第１の実施形態に用いる蓄冷器の構成図である。
【図４】第１の実施形態における空調の制御ブロック図である。
【図５】第１の実施形態における空調の制御フローチャートである。
【図６】第２の実施形態に用いる蓄冷器の斜視図である。
【図７】第２の実施形態に用いる蓄冷器の断面図である。
【図８】第２の実施形態における空調の制御ブロック図である。
【図９】第２の実施形態における空調の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
７    圧縮器
２１  凝縮器
２２  膨張弁
２３ａ  蓄冷器
２３ｂ  蓄冷器（保冷機能付）
２４  三方弁（選択手段）
２５  蒸発器
２７  バイパス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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